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盛世景观点丨激光雷达-无人驾驶的“眼睛”

时间:03-01 11:42 阅读:4466次 转载来源:盛世景集团

01

自动驾驶是汽车行业发展的必然趋势

201712月,北京市发布《北京市关于加快推进自动驾驶车辆道路测试有关工作的指导意见(试行)》和《北京市自动驾驶车辆道路测试管理实施细则(试行)》两个文件使得北京成为全国首个出台自动驾驶路测指导意见和管理细则的城市。此后,陆续又有个城市出台了自动驾驶相关路测的标准及指导意见,标志国内无人驾驶行业开启的里程碑

20181月5日,发改委发布《智能汽车创新发展战略(征求意见稿)》,文件指出到2020年智能汽车新车占比达到50%以上,中高级别智能汽车实现市场化应用,并将加强路网设施建设、完善相关法律法规以及引导财税政策支持。文件强调建立智能汽车生态体系加强汽车制造、信息通信、互联等领域企业相互合作,重点推动传感器、车载芯片、中央处理器、车载操作系统、无线通信设备、北斗高精度时空服务与车用基础地图等产品开发与产业化 

根据麦肯锡咨询公司的预测,到2030年汽车年生产量将达到1.15亿台,其中将有15%的汽车实现高级自动驾驶,并有45%实现低级自动驾驶。2030年自动驾驶用的激光雷达市场将达到180亿美元以上,年复合增速51%。根据麦肯锡未来出行中心的研究显示,中国现已成为全球最大的车辆及出行服务市场,在全球乘用车市场的份额由2007年的9%增至2017年的30%。至2030年,自动驾驶相关的新车销售及出行服务创收将超过5000亿美元,中国也很有可能成为全球最大的自动驾驶市场。

 

02

自动驾驶级别的分类

根据易观国际的定义,自动驾驶是指通过在车辆上搭载不同类型的传感器,实现车辆对周边交通状况的感知和识别,进一步通过芯片算法做出相应的决策,通过把决策信号传递给车辆控制系统的方式,对车辆实现不同级别的控制。SAE(国际自动机工程师协会)将自动驾驶分为L1至L5五个不同级别,NHTSA(美国高速公路安全管理局)将自动驾驶分为L1L4四个不同级别,《中国制造2025》也对自动驾驶进行了不同级别的分类。以上权威机构对自动驾驶级别的分类的共同点基本一致,即将3级及以上级别智能汽车定义为中高级别智能汽车,4 级及以上级别智能汽车定义为高级别智能汽车。

  

03

激光雷达-自动驾驶无可替代的“眼睛”

2018年奥迪A8搭载IBEO公司激光雷达实现L3级自动辅助驾驶,标志量产车配置激光雷达的元年。自动驾驶汽车通过环境感知及芯片处理分析对车辆进行控制通过激光雷达、毫米波、摄像头及红外线等传感器接收来自外部环境的信息,从而达到与外界的交互;计算处理芯片及系统对收集的信息进行计算处理并根据算法制定决策,从而实现人工智能;车辆控制系统将计算处理系统输出的信号通过各种控制器执行实现。

资料来源:易观国际,艾瑞咨询、盛世景整理

激光雷达是实现无人驾驶的重要感知传感器,是无人驾驶汽车的“眼睛”。激光雷达工作原理为利用三角测距原理发射n条激光束并接收散射回来的激光束,利用TOF Time of Flight技术获得激光点云数据,生产精确的数字模型,通过对激光点云数据的处理,获得真实的三维场景图。激光雷达可以精确测量目标位置、运动状态及目标形状,能够探测、识别、分辨目标。激光雷达传感器内部主要包括三个系统,即发系统,接收系统和信号处理及控制系统,最早应用于军事、测绘等领域,现已向无人驾驶,无人飞机及机器人等领域延伸。

激光雷达分为单线束激光雷达及多线束激光雷达。单线束激光雷达发射的激光束在一个平面中。多线束激光雷达通过竖直排列的激光发射器不同角度发射实现三维环境覆盖同时在高旋转的马达壳体的带动下,实现水平角度360度的覆盖。目前市面上主要的线束类型主要有1线(二维)、4线、8线、16线、32线及64线等激光器数量、计算数据量、级配套系统的需求随着激光线束的增加会大幅成倍增加。

相比于毫米波雷达、摄像头及红外线雷达等,激光雷达作为传感器,在精确度、安全性、抗干扰性等方面具有较高的优势。激光雷达的角分辨率一般不低于0.1m,可以分辨3km距离上相距0.3m的两个目标,并可同时跟踪多个目标;距离分辨率可达0.1m;速度分辨率能达到10m/s以内。较高的距离和速度分辨率意味着激光雷达可以利用多普勒成像技术获得非常清晰的图像。激光直线传播、方向性好、光束非常窄,弥散性非常低,因此精度很高。与微波、毫米波雷达易受自然界广泛存在的电磁波影响的情况不同,自然界中能对激光雷达起干扰作用的信号源不多,因此激光雷达抗有源干扰的能力很强。激光雷达探测远距离物体有绝对优势,但是不适合超近距离应用。目前阻碍激光雷达大规模应用的主要因素是价格过于昂贵以及体积过大无法嵌入汽车车身。 

04

激光雷达市场格局

由于激光雷达技术壁垒较高,世界上目前能量产激光雷达的厂商较少。国外厂商主要为VelodyneQuanergy及德国的IBEO等,国内厂商主要为禾赛科技、北科天绘及速腾聚创等。根据相关报道,Velodyne已经和福特公司建立了合作关系,且百度无人车、谷歌无人车和一些无人驾驶汽车研究团队都使用了该公司的产品,但其64线束激光雷达价格目前高达7-8万美元,较高的价格成为阻碍其普及化的重要原因之一。另外,Quanergy已经和汽车电子系统TIER 1供应商德尔福展开合作;从车厂、Tier 1供应商和激光雷达企业展开合作的趋势可以看出,激光雷达在无人驾驶领域的作用已经有目共睹,虽然国外激光雷达企业起步较早,但其技术较国内激光雷达企业并未有较大差异,且由于国内普遍成本较低,国内企业有望在这一领域获得弯道超车的机会。

国内目前能量产较高线束激光雷达的企业有禾赛科技、北科天绘、速腾聚创及镭神智能等。

禾赛科技于2017年8月获百度及光速中国2.5亿元的投资,公司累计融资额超3亿元,主要产品为甲烷远距离检测激光雷达、无人机燃气安检激光雷达以及汽车用激光雷达,其2017年4月发布的Pandar 40激光雷达是40线束机械式激光雷达,该产品可充分捕捉行驶过程中远处物体的细节特征。

北科天绘成立于2005年,累计获得超亿元投资。公司2015年之前主要专注于测绘型激光雷达。公司于2015年进军无人驾驶领域,并于2016年5月在国内率先推出16线束导航避障雷达2017年,公司发布史上最小32线束激光雷达产品和前装64线束半固态激光雷达产品受到市场高度认可。

速腾聚创成立于2014年,由哈工大博士团队组建,已累计完成4亿元融资,2018年初公司发布了可量产的RS-LiDAR-M1 Pre产品该产品尺寸仅为13*9*6cm,水平视角120度,垂直视角25度,探测距离达到200米,通过实时获取车辆周围三维高清环境信息,帮助自动驾驶车辆高效的进行环境感知,产品应用了先进的MEMS技术,MEMS微振镜结构替代机械旋转式结构,大大减少激光器的数量,让RS-LiDAR-M1Pre同时具备低成本、易量产、容易通过车规等优势。

镭神智能成立于2015年,公司已获多家机构累计超亿元的投资,主要产品包括TOF32线、16线及单线、MEMS固态激光雷达、远距离激光雷达、激光三维成像激光雷达等。

 

05

激光雷达投资逻辑及投资机会

作为高级别自动驾驶的必备“眼睛”,激光雷达是无人驾驶感知系统最前端且是最重要的一环,是无人驾驶产业的重要投资切入点。受益于无人驾驶汽车、智能机器人及无人机等市场规模的爆发,激光雷达的市场规模也将随之大幅爆发。从技术层面来看,激光雷达在测量与人的距离及准确度这一功能上尚无完美替代方案。从产品特性层面来看,激光雷达具有较好的可塑性,汽车厂家可以依照实际需求进行激光线束的增减以及测量精度的调整,但不同线型的激光雷达成本有极大差别。当前市场上各企业主要围绕小型化、固态化及多线束进行角逐,低成本及量产将是关键。因此,我们建议关注在激光雷达领域具有良好研发能力及优秀技术基础的企业,同时关注其与无人驾驶汽车研究机构、车厂或Tier1的汽车供应商的合作关系。

 

End

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